Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль. Оптикоелектронний модуль складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. Канал містить приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі. Резонансні підсилювачі настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів. Канал містить змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор. Канал містить опорний генератор з частотою підставки п, фільтр, схему "і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та 6м - введення опорної частоти (6м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ).В канал додатково введено апаратуру обміну даними. UA 120559 U (12) UA 120559 U UA 120559 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи (МСЛВС). Відомим аналогом є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для комбінованої лазерної системи" [1], що містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), оптикоелектронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схему „і" ("І"), лічильник (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтр (Ф), формувач мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДТП), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Δνп, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та 6Δνм - введення опорної частоти (6Δνм оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком аналога є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута α і місця β. Найближчим аналогом до корисної моделі є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптикоелектронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Δνп, фільтр, схему „і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу (ГСП) та 6Δνм введення опорної частоти (6Δνм оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком найближчого аналога є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом з центральним командним пунктом (ЦКП). В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості R' ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальну (N) передачу команд керування на ЛА, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, обмін інформацією зі споживачами ЦКП та дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВΜ по кутах азимута α і місця β. Поставлена задача вирішується тим, що канал містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Δνп, фільтр, схему „і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та 6Δνм - введення опорної частоти (6Δνм оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ), згідно з корисною моделлю, додатково введено апаратуру обміну даними (АОД). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) вимірювання [3] OEM та АОД. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні радіальної швидкості ЛА, багатоканальній передачі команд керування на ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, обміну інформацією зі споживачами та забезпеченні просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і виконавчі механізми. 1 UA 120559 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель пояснюється кресленнями. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал; III - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І структурна схема реалізації слідкуючого принципу вимірювання; II - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА. На фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) в ортогональних площинах. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-13 і ЗМ 214), формувачі імпульсів 15, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор з частотою підставки Δνп 18, фільтр 19, схему „і" 20, лічильник 21, формувач мірних імпульсів 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24, гіростабілізовану платформу 26, апаратуру обміну даними 27 та 6Δνм - введення опорної частоти (6Δνм оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи полягає у наступному. Зі спектра випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні частоти та їх комбінації для створення: - багатоканальної (N) передачі інформації на ЛА, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот νn); - РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки частково пересічних 4-х парціальних ДС ЛВ, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів) Δν54=ν5-ν4=Δνм, Δν97=ν9-ν7=2Δνм, Δν63=ν6-ν3=3Δνм, Δν82=ν8-ν2=6Δνм. Груповий сигнал, який складений з несучих частот νn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від 1Б та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів Δνм, 2Δνм, 3Δνм та 6Δνм пοтрапляє на БД, який створений з 4-х дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин. Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν5,ν4=Δνм, ν9,ν7=2Δνм, ν6,ν3=3Δνм, ν8,ν2=6Δνм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин α і β (X і У). При цьому інформаційні сигнали (частоти νn) проходять вздовж РСН. Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: - в ІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти Δνм, 2Δνм, 3Δνм, 6Δνм. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП 6Δνм) формують сигнал радіальної швидкості ЛА, а РП 1 (РП Δνм), РП 2 (РП 2Δνм) і РП 3 (РП 3Δνм) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів МСЛВС. Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному. На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП 6Δνм) подається сигнал з частотою 6Δνм від, який змішується через зворотний зв'язок з сумішшю частот 6Δνм від+νм п, від керуючого генератора та фільтрується (фіг. 2). У фазовій автопідстройці частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою νп від опорного генератора. Отриманий сигнал з частотою Δνг з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ2, де змішується з опорною частотою 6Δνм. 2 UA 120559 U 5 10 15 20 25 30 35 Сигнал різницевої частоти 6Δνм від-(Δνм-νм п), отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему "І". На ЛЧ проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДШ кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті νм допл, перетворюється в ЕОМ у цифро-аналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) радіальної швидкості відбувається в ЕОМ. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, в пам'яті ЕОМ використовується база даних - сукупність взаємопов'язаних даних, організованих у відповідності до схеми даних таким чином, щоб з ними міг працювати користувач. Підвищення швидкості обробки інформації, яка надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок використання методів та моделей паралельної часу параметризованої обробки даних. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод (несучих частот νn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Видача інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, споживачам (на ЦКП) та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якої розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута α і місця β. Формування сумарної ДС ЛВ, створення РСН, інформаційного каналу для каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерело інформації: 1. Патент на корисну модель №102209, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - №u201502608; заяв. 23.03.2015; опубл. 26.10.2015; Бюл. № 20. - 5 с 2. Патент на корисну модель №111452, Україна, ΜΠΚ G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, A.M. Булай та ін. №u201604967; заяв. 04.05.2016; опубл. 10.11.2016; Бюл. № 21. - 5 с. 3. Патент на корисну модель №55645, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату / О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, фільтр, схему "і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та 6м - введення опорної частоти (6м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ), який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними. 3 UA 120559 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4